基于4G网络的热力管网远程监测系统控制终端开发与应用文献综述

 2022-10-31 11:10
  1. 文献综述(或调研报告):

供热在我国国民生活和国民工业生产中是不可或缺的一环,随着我国经济的飞速发展,供热的需求也在与时俱进,用户量和需求量都在飞速增长,并且,随着供热管道技术长距离输送技术的发展,热电厂供热半径越来越大,供热距离越来越长,热用户分布越来越分散,在这样的一个背景下,需要一个新的管理系统提升供热管理系统的实时性、经济性、抗扰性、自动化水平、网络化水平、数字化程度以及供给侧和需求侧的精细化管理。智能热网是当前热网主流的发展方向。与国外智能热网相比,我国供热系统存在能耗整体偏高的问题,且较为突出。因此,发展智能热网是一种极为有效的节能降耗的手段,是热网系统发展的必然趋势。

随着互联网、移动通讯、工业控制、电子商务、网络金融、大数据等技术飞速发展,设计并开发一套适用于热电厂热力生产与运营管理的一体化平台系统成为可能。通过集成互联网 远程通信、工业控制等最新技术成果,可以将热电厂从热力生产到运营管理的全部业务整合在一个平台系统中,从而实现从热用户热力需求申请、计划管理、热电厂热力与发电优化调度、热力输送与用户控制、管网安全经济运行、在线计量、信息发布共享直到线上支付结算的一体化管理。

一体化管理平台系统有三层网络架构,第一层为集中控制层,即一个位于热电厂的集中控制中心,第二层为功能控制层,主要由热力与发电优化调度子系统、热力输送与控制子系统、计划管理子系统、管网安全管理子系统、综合信息发布与查询子系统、结算与电子商务子系统等六个重要功能子系统和若干网络数据交换连接设备组成,第三层为终端控制层,由若干远程管网与用户控制终端、管网仪表和控制阀门以及各个热用户组成。

热力管网远程监测系统控制终端是实现热力输送、精确控制热力参数的关键,由高速无线通讯模块、集成智能仪表、小型PLC控制器、电源模块等部分构成高防护等级的户外型终端箱,实时采集、发送就地热力管网介质温度、压力、流量等传感器和电动调节阀门设备数据,接收热力输送与控制子系统发来的指令,通过预置在控制器中的控制算法,输出控制信号,调节或快开/关管道阀门,从而实现一对一精准调节。

远程管网与用户控制终端通过移动通讯网络GRPS(或4G网络)再经互联网与热力输送与用户控制子系统服务器连接,实现上传采集数据、接收控制指令。采用移动通信网络,传输距离不受限制、传输数据不会丢失、系统永远在线、维护方便、运行费用较低。热力输送与用户控制子系统能够可靠、快速、准确地实现位于远方的用户终端阀门的调节操作,通讯稳定、响应迅速,很少出现拒动和无效情况。

目前,基于GPRS的热力管网检测系统已经有了一些研究。其系统主要包括上位机监测

软件、数据采集模块和GPRS 通信模块三部分。上位机监测软件主要功能是对数据采集模块采集上来的温度、压力、流量、电流等模拟量数值进行显示;数据采集模块的主要作用是完成对现场实时数据的采集,并且上传给上位机;GPRS 模块作为整个系统最重要的部分,其主要作用是作为连接上位机跟数据采集模块的中介。其中上位机作为用户直接接触到的部分,需要完善一些基本功能如下,数据采集和处理功能、数据实时监测功能、故障自动报警功能、数据报表功能、数据分析功能、数据存储备份功能和数据远端演示功能。

在一体化系统中,对于流量的测量和校正也是十分重要的一块,其对于整个系统的准确性有着至关重要的影响。如今有流量积算仪这样的一个设备可以将一些功能集成处理。流量积算仪完成现场流量等相关计算功能。连接现场的不同类型流量测量元件(如涡街、阿牛巴、涡轮等)、差压、热电阻、热电偶、压力等信号,通过预设不同类型流量计算法和温压补偿公式,计量出供热蒸汽瞬时流量、累计流量等。流量积算仪端子接线示意图如下所示。

具体点来说,流量积算仪通过内部预置程序(不同的流量一次测量元件对应不同的流量计算公式,具体要看流量积算仪的配置),接收来自现场一次测量元件的信号,在一定的计算周期内(一般为3-5S),计算得到蒸汽的瞬时体积流量、质量流量、温度、压力以及数据的累计值。

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